分子模拟与基础计算

1 分子结构优化与稳定性分析

采用密度泛函理论（DFT）和Hartree-Fock方法，通过几何优化算法寻找分子能量最低构型。结合频率分析验证势能面极小值点，计算吉布斯自由能评估热力学稳定性。适用于药物分子构效关系研究、新材料候选结构筛选等领域，可预测分子在特定环境（如溶剂、温度）下的结构变形倾向，为实验合成提供理论先导依据。

2 电子结构计算

通过计算分子轨道（HOMO/LUMO）、静电势分布及Mulliken电荷布局，揭示分子反应活性位点与电子转移路径。结合Bader拓扑分析量化电荷迁移，支持光电材料带隙调控、催化剂表面活性中心识别等需求。使用VASP、Gaussian等软件实现从简单有机分子到周期性晶体材料的跨尺度电子特性解析。

3 化学键能/键长/键角精确计算

采用CCSD(T)/CBS等高精度方法计算解离能、键级参数，误差范围控制在±2 kcal/mol内。通过分子动力学模拟获得动态键长波动数据，结合NBO分析揭示超共轭效应等键合机制。服务于催化反应活性中心设计、高分子材料机械强度预测等领域，为键断裂阈值提供量子力学级数据支持。

4 势能面扫描与过渡态搜索

通过刚性扫描或松弛扫描构建多维势能面，利用Nudged Elastic Band（NEB）方法定位最小能量路径。配合IRC验证确认过渡态连接性，计算活化能垒与反应能差。应用于酶催化机理解析、金属有机框架材料合成路径优化等场景，为实验条件（温度/压力）设置提供理论基准。

5 分子间相互作用力量化分析

运用Symmetry-Adapted Perturbation Theory（SAPT）分解范德华力、氢键等作用能成分，结合QTAIM理论分析键临界点特征。通过自由能微扰（FEP）计算结合常数，量化分子识别特异性。服务于超分子自组装设计、药物-受体亲和力评估等领域，可预测复合物稳定性并指导功能分子工程改造。